Monitoreo De Invernadero

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

TRABAJO DE GRADO

SISTEMA PARA EL MONITOREO Y CONTROL DE VARIABLES AMBIENTALES EN CÁMARAS DE CRECIMIENTO.

Autor:

Br. Tamaira Tibisay Linares Becerra

C.I.: V.-15.080.541

Tutor Académico:

Ing. Orlando Heredia

C.I.: V.-4.739.789

San Cristóbal, Noviembre de 2005.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

TRABAJO DE GRADO

SISTEMA PARA EL MONITOREO Y CONTROL DE VARIABLES AMBIENTALES EN CÁMARAS DE CRECIMIENTO.

Autor:

Br. Tamaira Tibisay Linares Becerra

C.I.: V.-15.080.541

Hab. (0276) 3533850 / Cel. (0414) 7056173

Tamaira_Linares@gmail.com

Tutor Académico:

Ing. Orlando Heredia

C.I.: V.-4.739.789

San Cristóbal, Noviembre de 2005.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRA

SISTEMA PARA EL MONITOREO Y CONTROL DE VARIABLES AMBIENTALES EN CÁMARAS DE CRECIMIENTO.

Por

Tamaira Tibisay Linares Becerra

Trabajo presentado como parte de los requisitos

para optar al Título de Ingeniero Electrónico.

Noviembre, 2005

UNET – Departamento de Ingeniería Electrónica.

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi carácter de Tutor del Trabajo de Grado presentado por el ciudadano: Tamaira Tibisay Linares Becerra para optar al Grado de Ingeniero Electrónico.

Considero que dicho trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la evaluación por parte del Jurado Examinador.

En la ciudad de San Cristóbal, a los ___________ días del mes de___________ de 2005.

_______________________

Orlando Heredia

C.I.: V-4.739.789

Ingeniero Electrónico

UNET – Departamento de Ingeniería Electrónica.

ACTA DE APROBACIÓN

Quienes suscriben, miembros del jurado Evaluador designados por el Consejo de Departamento de Ingeniería Electrónica para examinar el Trabajo de Grado presentado por Tamaira Tibisay Linares Becerra, titulado: Sistema para el monitoreo y control de variables ambientales en cámaras de crecimiento, para optar al título de Ingeniero Electrónico, consideramos que dicho trabajo cumple con los requisitos exigidos para tal efecto y por lo tanto lo declaramos APROBADO, con una calificación de: _____________________________ .

En San Cristóbal a los _____________ días del mes de ____________ de 2005.

_______________________

Ing. Orlando Heredia

C.I.: V-4.739.789

_________________________ _______________________

Ing. Alexis Valery Ing. Víctor Galvis

C.I.: V.- 10.194.429 C.I.: V.-3.998.279

UNET – Departamento de Ingeniería Electrónica.

AGRADECIMIENTOS

Escribir y, aún más importante concluir esté trabajo de grado resultó ser un proceso largo y no del todo placentero, especialmente durante aquellos momentos en que no fluían las ideas, o cuando las cosas simplemente no seguían el rumbo que esperaba. Muchas son las personas que contribuyeron de alguna u otra forma, pues esta es la culminación de un proceso que atiende no sólo al lapso de tiempo académico de tesis sino del que se viene gestando desde el mismo momento en que descubrí en el mundo un lugar lleno de preguntas y respuestas. Muy largo sería reseñar cada una de ellas y su respectiva contribución, sin embargo quizá pueda intentar recordar las más vinculadas al presente escrito.

La Universidad Nacional Experimental del Táchira que proporcionó el medio ideal para hacerme crecer antes que como persona intelectual, como persona.

Mi profesor y tutor de tesis Orlado Heredia, que no sólo me ayudo a resolver problemas mediante sus consejos e ideas, además respetó y comprendió mi forma de trabajar. Al personal de los laboratorios de Biofertilizantes de la UNET, quienes atendieron mis consultas, y aún más importante proporcionaron el problema que fundamentó este trabajo.

Mis abuelitos, que sembraron el ansía de saber y me proporcionaron las herramientas para ir en busca del conocimiento. Mis padres y familiares, cuyo cariño y paciencia me resulta infinito. Mi prima Zairy, por saber escuchar y alegrar mis tardes.

La familia Molina Contreras, que me acogió como otra hija. Alba y Cathy, que me ayudaron a controlar mi gusto natural por la complejidad, además de compartir mutua empatía.

Mi profesor Rubén Rivas, me enseño que al igual que la vida todo manejo técnico es en sí un arte.

Luia, Fabián, Jean Marcos, Jorge, Francisco y David, me aligeraron las horas de estudio; ese tiempo muerto alrededor de media noche cuenta entre los mejores.

Los amigos cibernautas que desde la distancia no me dejaron decaer y me alegraron las largas horas de tesis: Vanessa, compartió consejos y la experiencia de estar lejos, Iván con sus consejos de bytes y canciones, Cathy y Pablo, que pacientemente ejercieron tareas de consultores además de leer mis peroratas, y Yhilmer, siempre con las palabras indicadas en el momento oportuno.

Al Coro Universitario UNET, imposible recordar quien fui antes de compartir con ustedes. Todos forman parte de quien soy.

Sistema para el monitoreo y control de de variables ambientales en cámaras de crecimiento.

Autor: Tamaira Tibisay Linares Becerra. Tutor: Ing. Orlando Heredia.

En la producción e investigación agrícola intervienen muchas variables que participan en procesos físicos y biológicos. Puesto que estás variables suelen interactuar entre sí, estudiar sus combinaciones óptimas no es posible sino con la ayuda de sistemas complejos, con posibilidad de llevar algoritmos de control que integren o relacionen varias variables climáticas.

El Laboratorio de Biofertilizantes (LB) de la Universidad Nacional Experimental del Táchira, estudia el desarrollo de especies vegetales en cámaras de crecimiento o habitáculos donde se puede controlar la temperatura, y que además con ayuda de lámparas pueden simular diferentes grados de iluminación, en ausencia de automatismos. En estos términos se planteó el diseño de un sistema de monitoreo y control para las cámaras de crecimiento de los Laboratorios de Biofertilizantes de la Universidad Nacional experimental del Táchira, que redujera la incertidumbre en la medición de las variables de microclima (temperatura, luz y humedad relativa) en cámaras de crecimiento, permitiendo simular adecuadamente un medio artificial para la observación y la investigación mediante la instalación del equipo que permitiese el manejo de dichas variables a través de algoritmos de control adecuados.

La solución del problema siguió un enfoque secuencial incremental con la utilización de compiladores y simuladores que facilitaran la implementación y depuración de los algoritmos de monitoreo y control, mientras la construcción involucró el desarrollo de tres prototipos. El sistema final permite el registro y control automático de los parámetros ambientales existentes en recintos climáticos, en específico cámaras de crecimiento. Cuenta con cuatro entradas analógicas para sensores, más tres salidas optoacopladas aptas para control de tipo ON-OFF y PID, mediante modulación de ancho de pulso. Para el procesamiento de los datos suministrados se creó un software en lenguaje LabVIEW el cual se encarga de administrar la información para lograr el cumplimiento de las siguientes actividades: presentar por pantalla en tiempo real las variables de temperatura, luminosidad y humedad relativa; y crear un archivo histórico de datos.

El sistema final permite al investigador disponer de la información necesaria de forma sintetizada y en un formato presto a la manipulación (archivo csv). En cuanto al programa de control de temperatura, puesto que el algoritmo propuesto es del tipo PI, requiere de un proceso de ajuste de parámetros y sintonización por parte del usuario de acuerdo a las características del caso.

Palabras Claves: Cámaras de crecimiento, Monitoreo, Control PID, Temperatura, PAR, Humedad Relativa.

ÍNDICE DE CONTENIDO

APROBACIÓN DEL TUTOR IV

ACTA DE APROBACIÓN V

ÍNDICE DE CONTENIDO 9

ÍNDICE DE FIGURAS 12

ÍNDICE DE TABLAS 15

INTRODUCCIÓN 16

Capítulo I: Problema 18

1.1 Planteamiento y Justificación del problema 18

Introducción 18

Temperatura 18

Luminosidad 19

Humedad 19

Problema 19

1.2 Título del Trabajo 21

1.3 Objetivo General 21

1.4 Objetivos Específicos 21

1.5 Alcances y Limitaciones 23

Capítulo II: Marco Teórico 25

2.1 Introducción 25

2.2 Plantas y parámetros climáticos 26

2.2.1 Radiación solar 27

2.2.2 Temperatura 28

2.2.3 Humedad del aire 28

2.2.4 Fotosíntesis y luz 29

2.2.5 Fotosíntesis y temperatura del aire 29

2.2.6 Transpiración 30

2.3 El Sistema de Monitoreo y Control 31

2.3.1 Sub-sistema de Alimentación 32

2.3.2 Sub-sistema

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